1、近二十年，我國基礎設施的建設取得了突飛猛進的發(fā)展，各類新型結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，同時其安全性能和防災減災能力也越來越受到重視。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(SHM，StructuralHealthMonitoring)技術(shù)的研發(fā)及應用，大幅提高了結(jié)構(gòu)的安全性能和防災減災能力。但是現(xiàn)有SHM存在一些挑戰(zhàn)問題，如以加速度測量為代表提取的指標與結(jié)構(gòu)性能變化的相關(guān)性弱，傳感元件耐久性不足等。以分布式光纖傳感為代表的新型傳感技術(shù)具有優(yōu)良的傳感性能，能夠?qū)⒕植亢秃暧^的信息

2、有效融合，在SHM領域具有廣泛應用前景。
　　在全面調(diào)查和研究了分布式光纖傳感(即BOTDA:BrillouinOpticalTimeDomainAnalysis和FBG:FiberBraggGrating)性能的基礎上，本文將光纖傳感和纖維復合材料(FRP，F(xiàn)iberReinforcedPolymer)巧妙地結(jié)合研發(fā)系列新型光纖傳感器和自傳感FRP，提升了光纖傳感的傳感性能、耐久性能和施工性。尤其是自傳感FRP，一方面光纖傳感使

3、FRP具有自傳感功能，提高其安全性能;另一方面，F(xiàn)RP可對脆弱的光纖進行有效保護，提高其在土木工程等粗放環(huán)境下的適用性。在此基礎上，利用分布式應變傳感開發(fā)了系列結(jié)構(gòu)關(guān)鍵評估理論和方法?；诜植际焦饫w傳感和自傳感FRP，還提出了智能鋼筋混凝土(PC，ReinforcedConcrete)梁和智能RC柱的智能結(jié)構(gòu)體系，并對其自傳感功能和力學性能進行研究。
　　本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:
　　(1)提出了基于高精度分布式光纖

4、傳感的系列光纖傳感器和自傳感FRP筋，并開發(fā)了制備工藝。根據(jù)光纖的復合形態(tài)，可分為全分布型和長標距型系列制品。優(yōu)化了關(guān)鍵工藝參數(shù)，特別是光纖的長標距化封裝，大幅提升了傳感性能。其中，傳感芯是制備自傳感FRP筋的關(guān)鍵，通過在光纖外圍編織纖維、包覆隔膠管以及預張拉控制等一次封裝工藝而制成。
　　(2)研究了光纖傳感器和自傳感FRP筋的傳感特性以及自傳感FRP筋的力學性能。評估了尺寸和纖維含量對自傳感FRP筋性能的影響，并提出了溫度補償

5、方法。通過工藝優(yōu)化，自傳感BFRP筋的抗拉強度可達1000MPa以上，極限變形達到2.5％;其自傳感性能穩(wěn)定，具有良好的線性度，正常使用范圍內(nèi)基于BOTDA的應變監(jiān)測精度為±15με，基于FBG的應變監(jiān)測精度可達±2～3με。
　　(3)基于分布式應變傳感，創(chuàng)新性地提出了一系列結(jié)構(gòu)自監(jiān)測、自診斷方法和理論，并進行了有限元分析和試驗驗證。在應變模態(tài)理論的基礎上，發(fā)展并建立了中和軸識別方法及損傷識別指標體系，解決了傳統(tǒng)時域方法離散性大

6、的問題，所提出的“中和軸系數(shù)”指標對損傷敏感，僅次于應變模態(tài);建立了基于應變模態(tài)的單元相對抗彎剛度評價方法，實現(xiàn)了損傷的量化;同時，建立了基于分布式動應變的結(jié)構(gòu)動態(tài)位移監(jiān)測理論及裂縫寬度評估方法。
　　(4)提出了基于分布式光纖傳感和自傳感FRP的智能RC梁和智能RC柱的智能結(jié)構(gòu)體系。利用數(shù)值模擬和試驗室模型，驗證了智能結(jié)構(gòu)體系的自監(jiān)測、自診斷的智能性能。研究表明，基于傳感器和自傳感FRP筋監(jiān)測的分布式動、靜態(tài)應變，可以準確提取結(jié)